KR20180098089A - 핵산 추출 카트리지와 다양한 pcr패널들로 조립되는 생체시료 분석 키트 - Google Patents
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Abstract
이상 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 상기 핵산 추출 카트리지를 설명하였다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지는 저장부, 커버부, 이중피스톤 및 밸브부를 포함함으로써, 상기 커버부에 의해 시약의 장기 보관이 가능하며, 상기 이중피스톤에 의해 유체의 정밀한 이동이 가능한 고정밀 및 고효율의 상기 핵산 추출 카트리지가 제공될 수 있다.
Description
본 발명은 핵산 추출 카트리지에 다양한 PCR 패널들을 조립하여 다양한 생체시료의 핵산 등 생체물질을 분석하는 키트에 관한 것이다. 보다 상세하게는 생체시료 내 핵산을 추출하는 기능과 추가적으로 핵산을 포함하는 단백질을 정제하는 기능을 가진 핵산 추출 카트리지 및 상기 핵산 추출 카트리지에 조립되어 상기 카트리지에서 정제된 핵산을 주형으로 다양한 PCR을 수행하고, 이때 발광되는 형광을 실시간으로 측정할 수 있는 유전자 증폭 패널로 구성되어 다양한 생체 시료를 분석하는 생체 시료 분석 키트에 관한 것이다.
생체 진단 분석 검사는 혈액, 뇨(urine), 타액(saliva) 등의 생체시료로부터 특정 지표물질을 검출하거나 측정함으로써, 질병감염 여부 등을 판정하는 검사이다.
상기 생체 진단 분석 검사는 오늘날, 병인 확인, 치료, 예방, 예견 등의 진단 목적뿐 아니라, 맞춤형 신약 개발, 법 의학, 환경 호르몬 검출 등 다양한 분야에서도 광범위하게 사용되고 있다.
상기 생체 진단 분석 검사의 방법으로 널리 알려진 PCR(Polymerase Chain Reaction) 검사는 세균의 DNA를 이용하여 생체 유전자를 증폭시킴으로써, 세균의 감염 여부를 확인하는 검사이다.
상기 PCR(Polymerase Chain Reaction) 검사를 수행하기 위해서는 상기 생체 시료로부터 DNA, RNA 등의 유전물질인 핵산을 추출 및 증폭시키는 전처리 단계가 필수적으로 수반된다.
대한민국 공개 특허 2015-0088682(발명의 명칭; 상변화 물질을 이용한 핵산 추출용 일체형 칩 및 이를 이용한 핵산 추출 방법, 출원인; 케이맥(주))에서는 플레이트 형태의 칩 몸체부, 상기 칩 몸체부 내부에 형성되며, 친수성 버퍼들이 각각 저장되는 복수의 버퍼 챔버부, 상기 몸체부 하단에 접하고, 상기 복수의 버퍼 챔버부의 측벽 하부를 순차로 연결하며, 내부에 무극성 상변화 물질을 포함하는 복수의 채널부 및 상기 복수의 채널부의 하단에 위치하는 칩 바닥부를 포함함으로써, 별도의 외부장치 없이 칩 내부에서 자성입자를 옮기기 때문에 장비의 부피를 줄일 수 있는 핵산 추출용 일체형 칩 및 이를 이용한 핵산 추출 방법을 개시하고 있다.
그러나 상기 핵산 추출용 일체형 칩 및 이를 이용한 핵산 추출 방법은 버퍼 이동 시 무극성 상변화 물질을 가열하여 이동시킴으로써, 상기 핵산 추출용 일체형 칩의 재사용이 불가능한 단점이 있다.
또한, 상기 핵산 추출용 일체형 칩 및 이를 이용한 핵산 추출 방법은 유전자 증폭 패널로의 핵산 이동 시 유량 조절이 어려우며, 시료 내 핵산의 추출 및 증폭이 완료된 경우, 시약의 장기 보관 시 유체들의 누수가 발생됨으로써 여분의 시약 저장소가 별도로 필요하다.
마지막으로, 종래의 상기 핵산 추출용 일체형 칩 및 이를 이용한 핵산 추출 방법은 생체물질의 응집에 의해 막힘 현상이 발생하여 별도의 유지 보수가 필요하며, 히스톤과 같은 생체물질을 분해하여 핵산의 완전한 유리화가 이뤄지는데에 장시간이 소요되어 신속한 핵산 추출에 어려움이 발생한다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 객담, 전혈과 같이 점도가 높은 생체시료로부터 막힘 없이 고순도의 핵산을 추출하기 위한 핵산 추출 카트리지를 제공하고, 이를 이용하여 다양한 PCR 검사들을 실시간으로 수행할 수 있게 다양한 유전자 증폭 패널들을 필요한 것에 맞게 조립하여 다양한 생체 시료를 분석할 수 있는 생체 시료 분석 키트를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 단시간에 핵산을 추출하는 핵산 추출 카트리지 및 상기 핵산 추출 카트리지로부터 추출된 핵산으로 단시간 내에 유전자 증폭을 수행할 수 있는 유전자 증폭 패널(PCR 패널)을 이용하여, 현장검사가 용이한 생체 시료 분석 키트를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 장기 보관 시에도 추출에 사용되는 용액들의 누수가 증발이 없이 간편하게 사용할 수 있는 고신뢰성의 핵산 추출 카트리지를 제공하며, 상온보관이 가능한 상기 핵산 추출 카트리지와 냉장보관이 요구되는 유전자 증폭 패널의 분리 보관이 가능하여 장수명의 생체 시료 분석 키트를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 핵산 추출 카트리지를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 외부로부터 제공되는 생체시료 내 핵산을 추출하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지는 저장부, 커버부, 이중피스톤 및 밸브부를 포함한다. 상기 저장부는 상기 시료가 수용되는 반응부를 포함한다. 상기 커버부는 상기 저장부의 상부에 끼워진 형태로 제공될 수 있다. 상기 커버부는 상기 저장부로부터 분리 가능하도록 결합된다. 상기 커버부는 시약을 보관한다. 상기 이중피스톤은 제1 피스톤 및 제2 피스톤을 포함한다. 상기 제1 피스톤은 상기 커버부를 관통하며 상기 저장부에 수용된다. 상기 제2 피스톤은 상기 제1 피스톤의 피스톤 홈에 삽입된다. 상기 밸브부는 상기 저장부의 하부에 배치된다. 상기 밸브부는 상기 시약을 이동시키는 관통유로를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 이중피스톤은 피스톤로드 및 돌출날개를 포함할 수 있다. 상기 피스톤로드는 소정 길이로 제공될 수 있다. 상기 돌출날개는 소정 너비의 판으로 제공될 수 있다. 상기 돌출날개의 일측면은 상기 피스톤로드의 외벽에 방사형으로 부착될 수 있다. 상기 돌출날개는 복수 개로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지 내 상기 제2 피스톤의 피스톤로드 길이는 상기 제1 피스톤의 피스톤로드의 길이 대비 길 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 제2 피스톤은 제어날개를 더 포함할 수 있다. 상기 제어날개는 상기 돌출날개들 중 적어도 어느 하나의 타측 상부면으로부터 소정 길이만큼 연장될 수 있다. 상기 제1 피스톤은 개구홈을 더 포함할 수 있다. 상기 개구홈은 상기 제어날개의 단면에 대응될 수 있다. 이때, 상기 제어날개 및 상기 개구홈이 동일 축 상에 위치될 경우, 상기 제2 피스톤의 출입이 가능할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 저장부는 상기 제1 피스톤이 수용되는 실린더 부를 더 포함할 수 있다. 상기 실린더 부 및 상기 피스톤 홈의 바닥면에는 각각 실린더 홀 및 피스톤 홀이 형성될 수 있다. 이때, 상기 실린더 홀, 상기 피스톤 홀 및 상기 관통유로의 일단은 동일 축 상에 위치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 챔버부의 바닥면은 밀폐막에 의해 밀봉될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 저장부는 상기 커버부와의 결합 시, 상기 챔버부가 삽입되는 수용부를 더 포함할 수 있다. 상기 수용부는 바닥면에 상기 밀폐막을 천공하는 펀칭침을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 펀칭침은 관통침 및 빗면칼날을 포함할 수 있다. 상기 관통침은 일단이 사선으로 절단된 파이프 형태로 제공될 수 있다. 상기 빗면칼날은 상기 관통침의 측면에 부착되어, 빗변을 가진 삼각 패널로 제공될 수 있다. 상기 펀칭침은 상기 밀폐막을 천공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 저장부는 장치부를 더 포함할 수 있다. 상기 장치부는 제1 장치부 및 제2 장치부를 포함할 수 있다. 상기 제1 장치부는 외부로부터 초음파 프로브 팁이 수용될 수 있다. 상기 제2 장치부는 외부로부터 자석이 수용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 반응부는 바닥부에 반응주입홀을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 장치부는 바닥면에 소정 너비의 홀로 형성된 핵산주입홀을 포함할 수 있다. 상기 펀칭침, 상기 반응주입홀 및 상기 핵산주입홀은 상기 제1 축을 기준으로 동일 반경에 위치될 수 있다. 이에 따라, 상기 밸브부의 회전에 의해 상기 관통유로의 타단이 상기 펀칭침, 상기 반응주입홀 또는 상기 핵산주입홀 중 어느 하나에 선택적으로 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 핵산주입홀은 상기 제1 장치부의 바닥면으로부터 소정 높이만큼 돌출되어 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 커버부는 내벽에 소정 너비로 돌출된 걸림턱을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 저장부는 외벽에 소정 깊이로 함몰된 고정홈을 더 포함할 수 있다. 상기 고정홈은 제1 고정홈 및 제2 고정홈을 포함할 수 있다. 상기 제1 고정홈 및 상기 제2 고정홈은 소정 간격을 두고 형성될 수 있다. 상기 걸림턱은 상기 제1 고정홈 또는 상기 제2 고정홈 중 적어도 어느 하나에 결착될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 밀폐막은 상기 걸림턱이 상기 제1 고정홈에 결착될 경우, 상기 펀칭침으로부터 소정 간격이 유지될 수 있다. 이에 따라, 상기 밀폐막은 밀봉 상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 걸림턱이 상기 제2 고정홈에 결착될 경우, 상기 밀폐막은 상기 펀칭침과 접촉될 수 있다. 이에 따라, 상기 밀폐막은 천공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 제1 장치부는 일측면이 개방되어 형성될 수 있다. 상기 걸림턱이 상기 제2 고정홈에 결착될 경우, 개방된 상기 제1 장치부의 일측면이 상기 커버부에 의해 덮어져 공간을 형성함으로써, 패널탈착부가 형성될 수 있다. 상기 패널탈착부는 유전자 증폭 패널이 탈부착되는 공간일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 커버부는 시료유입관을 더 포함할 수 있다. 상기 시료유입관은 상기 저장부와의 결합 시, 상기 반응부에 삽입되어, 외부로부터 유입되는 상기 시료의 흐름을 가이드할 수 있다. 상기 시료유입관의 일단에는 자성 입자 펠렛(pellet)이 장착될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 자성 입자 펠렛(pellet)은 상기 시료에 의해 자성 입자로 용해될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 유전자 증폭 패널을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 시료 또는 시약을 수용하는 수용부, 시료 및 시약이 반응하는 반응부를 포함하는 핵산 추출 카트리지에 탈부착되는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유전자 증폭 패널은 메인패널을 포함한다. 상기 메인패널은 유체주입부, 제1 영역, 제2 영역 및 개구부를 포함한다. 상기 유체주입부는 상기 핵산 추출 카트리지로부터 추출된 추출용액이 유입되는 공간이다. 상기 제1 영역은 외부로부터 고온이 인가되는 영역이다. 상기 제2 영역은 외부로부터 저온이 인가되는 영역이다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유전자 증폭 패널의 상기 메인패널은 채널부를 더 포함할 수 있다. 상기 채널부는 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 상에 걸쳐 배치될 수 있다. 상기 채널부는 챔버홈, 반응홈, 담지홈 및 서브유로를 더 포함할 수 있다. 상기 챔버홈은 상기 유체주입홀로부터 유입된 상기 추출용액을 임시로 저장할 수 있다. 상기 반응홈은 상기 추출용액과의 1차 반응을 위해 외부로부터 제공되는 1차 조성물을 담지할 수 있다. 상기 담지홈은 상기 반응홈에서 반응된 반응물질과의 2차 반응을 위해 외부로부터 제공되는 2차 조성물을 담지할 수 있다. 상기 서브유로는 제1 서브유로 및 제2 서브유로를 포함할 수 있다. 상기 제1 서브유로는 상기 챔버홈 및 상기 반응홈을 연결할 수 있다. 상기 제2 서브유로는 상기 반응홈 및 상기 담지홈을 연결할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유전자 증폭 패널의 상기 챔버홈은 제1 챔버홈 및 제2 챔버홈을 포함할 수 있다. 상기 반응홈은 제1 반응홈 및 제2 반응홈을 포함할 수 있다. 이때, 상기 추출용액 내 구성물질은 상기 제1 반응홈 및 상기 제2 반응홈을 왕복 이동함으로써 증폭될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유전자 증폭 패널은 상부필름을 더 포함할 수 있다. 상기 상부필름은 상기 메인패널의 상부면에 부착될 수 있다. 상기 상부필름은 유연성을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 상부필름은 외부로부터 일측면에 압력이 가해질 경우 상기 챔버홈, 상기 반응홈 또는 상기 담지홈 중 적어도 어느 한 공간에 압착될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유전자 증폭 패널은 얼라인 부를 더 포함할 수 있다. 상기 얼라인 부는 상기 메인패널은 외부의 압력 장치와의 위치 정렬을 위해 일측면에 소정 길이로 돌출된 것일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 유전자 증폭 패널의 두께는 1.5mm 이상으로부터 2.0mm 이하일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 생체 시료 분석 키트를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트는 외부로부터 제공되는 시약 및 시료 간의 반응으로 상기 시료 내 구성물질을 추출하기 위한 핵산 추출 카트리지 및 상기 핵산 추출 카트리지로부터 추출된 상기 구성물질을 증폭시키기 위한 유전자 증폭 패널을 포함한다. 또한, 상기 핵산 추출 카트리지는 핵산주입홀을 더 포함한다. 상기 핵산주입홀은 상기 유전자 증폭 패널로 상기 구성물질을 전달한다. 상기 핵산주입홀은 상기 유전자 증폭 패널이 결착되는 장치부의 일면에 소정 높이로 돌출되어 형성된다. 상기 유전자 증폭 패널은 유체주입홀를 더 포함한다. 상기 유체주입부는 상기 장치부의 일면에 밀착되는 타면에, 상기 핵산주입홀의 돌출 높이와 대응되도록 소정 깊이로 함몰되어 제공된다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트의 상기 핵산 추출 카트리지는 고정브라켓을 더 포함할 수 있다. 상기 고정브라켓은 상기 유전자 증폭 패널의 인입 방향과 수직한 상기 장치부의 일측면 상에 하단으로부터 상기 유전자 증폭 패널의 두께만큼 이격되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 유전자 증폭 패널이 상기 장치부에 결착될 경우, 상기 고정브라켓에 의해 상기 핵산주입홀 및 유체주입홀이 밀착될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트의 상기 핵산 추출 카트리지는 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 따른 핵산 추출 카트리지일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트의 상기 유전자 증폭 패널은 제16 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 따른 유전자 증폭 패널일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 핵산 추출 카트리지, 유전자 증폭 패널 및 이를 이용한 생체 시료 분석 키트는 상기 핵산 추출 카트리지 및 상기 유전자 증폭 패널이 분리 제공됨으로써, 보관이 용이할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 핵산 추출 카트리지, 유전자 증폭 패널 및 이를 이용한 생체 시료 분석 키트는 상기 핵산 추출 카트리지 및 상기 유전자 증폭 패널이 분리 제공됨으로써, 복수회 사용이 가능함으로 비용이 절감될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 핵산 추출 카트리지, 유전자 증폭 패널 및 이를 이용한 생체 시료 분석 키트는 상기 핵산 추출 카트리지의 저장부 바닥면이 밀폐막으로 제공되어, 사용자 목적에 따라 펀칭부에 의해 천공하여 사용하거나 또는 밀봉된 상태로 저장 사용이 가능함으로써 활용도가 증대될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지, 유전자 증폭 패널 및 이를 이용한 생체 시료 분석 키트는 상기 핵산 추출 카트리지의 이중피스톤에 의해 고정밀한 시료 이동이 가능함으로써, 정확도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 핵산 추출 카트리지, 유전자 증폭 패널 및 이를 이용한 생체 시료 분석 키트는 핵산 추출 카트리지의 밸브부 회전에 의해 복수의 수용부 내부에 수용된 다수의 시약들이 반응부 내부로 용이하게 이동됨으로써, 측정 시간이 단축될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 핵산 추출 카트리지, 유전자 증폭 패널 및 이를 이용한 생체 시료 분석 키트는 상기 유전자 증폭 패널의 개구부에 의해, 제1 영역 및 제2 영역 간의 열전도가 감소됨으로써, 고신뢰성의 핵산 증폭 반응이 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 핵산 추출 카트리지, 유전자 증폭 패널 및 이를 이용한 생체 시료 분석 키트는 상기 유전자 증폭 패널에 의해 2차 조성물을 담지하는 담지홈을 포함함으로써, 별도의 반응용액의 추출 없이 2차 증폭 반응을 수행하여 고효율의 핵산 증폭 반응이 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 분석 키트를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 구성들을 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 구성들을 설명하기 위한 절단사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트 내 상기 핵산 추출 카트리지의 저장부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트 내 상기 핵산 추출 카트리지의 펀칭침을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 커버부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 이중피스톤을 설명하기 위한 부분단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 이중피스톤을 설명하기 위한 부분단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 밸브부를 설명하기 위한 절단사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널 내 메인패널의 후면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 구성들을 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 구성들을 설명하기 위한 절단사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트 내 상기 핵산 추출 카트리지의 저장부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트 내 상기 핵산 추출 카트리지의 펀칭침을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 커버부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 이중피스톤을 설명하기 위한 부분단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 이중피스톤을 설명하기 위한 부분단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 밸브부를 설명하기 위한 절단사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널 내 메인패널의 후면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 과장하여 도시한 것일 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, A와 B가 '연결된다', '결합된다' 라는 의미는 A와 B가 직접적으로 연결되거나 결합하는 것 이외에 다른 구성요소 C가 A와 B 사이에 포함되어 A와 B가 연결되거나 결합되는 것을 포함하는 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 분석 키트를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 상기 생체 시료 분석 키트는 상기 핵산 추출 카트리지(HC) 및 유전자 증폭 패널(PCR)을 포함할 수 있다.
상기 핵산 추출 카트리지(HC)는 생체 시료로부터 핵산이 함유된 추출용액을 추출하는 장치일 수 있다. 상기 핵산 추출 카트리지(HC)는 상온에서 보관될 수 있다.
상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 상기 추출용액 내 핵산을 증폭시키는 장치일 수 있다. 상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 패널 내부에 핵산을 증폭시키는 조성물이 담지될 수 있다. 따라서, 상기 조성물의 변형을 방지하기 위해 냉장 보관이 요구될 수 있다.
상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 상기 핵산 추출 카트리지(HC)에 탈부착되어 제공될 수 있다. 상기 핵산 추출 카트리지(HC) 및 상기 유전자 증폭 패널(PCR)의 결착에 대해서는 후술될 상기 핵산 추출 카트리지(HC)의 설명 시 보다 자세히 설명하겠다.
종래의 생체 시료 분석 키트는 핵산 추출 카트리지 및 유전자 증폭 패널이 일체형으로 제공되었다. 이에 따라, 실온 보관이 가능한 핵산 추출 카트리지도 냉장 보관이 요구됨으로, 수용 공간에 대한 확보가 요구되었다.
또한, 소모품인 상기 유전자 증폭 패널의 특징에 의해 상기 핵산 추출 카트리지 또한 일회용으로 사용이 제한되어, 저효율 및 고비용의 문제점이 야기되었다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트는 상기 핵산 추출 카트리지(HC)로부터 상기 유전자 증폭 패널(PCR)이 탈부착되는 분리형으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 핵산 추출 카트리지(HC)의 복수회 사용이 가능하며, 분리 보관이 용이하여 고효율 및 저비용의 상기 생체 시료 분석 키트가 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 상기 핵산 추출 카트리지(HC)를 보다 구체적으로 설명하겠다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트 내 핵산 추출 카트리지의 구성들을 설명하기 위한 도면들이다. 보다 구체적으로, 도 2는 상기 핵산 추출 카트리지의 분해사시도이고, 도 3은 도 1을 A로부터 A'로 절단한 절단사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 핵산 추출 카트리지(HC)는 저장부(1000), 커버부(2000), 이중피스톤(3000) 및 밸브부(4000)를 포함할 수 있다. 상기 저장부(1000)는 외부로부터 유입된 시료로부터 핵산을 추출하는 공간일 수 있다. 이때, 상기 시료는 핵산을 함유한 생체 시료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 시료는 혈액, 분뇨, 타액, 점액 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트 내 상기 핵산 추출 카트리지의 저장부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 저장부(1000)는 상부면이 개방된 용기 형태로 제공될 수 있다.
상기 저장부(1000)는 실린더부(1100), 수용부(1300), 반응부(1500), 장치부(1600) 및 고정홈(1700)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 저장부(1000)는 중앙에 배치되는 상기 실린더 부(1100)를 기준으로, 상기 수용부(1300), 상기 반응부(1500) 및 상기 장치부(1600)들이 방사형으로 배치될 수 있다.
상기 실린더 부(1100)는 원통형으로 제공될 수 있다. 상기 실린더 부(1100)는 유체의 흐름을 제어하는 후술될 상기 이중피스톤(3000)을 수용할 수 있다. 상기 이중피스톤(3000)에 대해서는 하기에서 보다 자세히 설명하겠다.
상기 실린더 부(1100)의 바닥면 중앙에는 실린더 홀(1150)이 형성될 수 있다. 상기 실린더 홀(1150)은 상기 이중피스톤(3000)의 피스톤 운동에 의해 유체가 주입 또는 배출되는 구멍일 수 있다. 여기서, 상기 유체는 상기 시료, 시약 또는 추출용액 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 이때, 상기 추출용액은 상기 시료 및 상기 시약이 혼합된 용액일 수 있다.
상기 실린더 홀(1150)의 일단은 후술될 상기 이중피스톤(3000)의 피스톤 홀(1150)과 연결될 수 있으며, 타단은 후술될 관통유로(4500)의 일단과 연결될 수 있다. 상기 관통유로(4500)는 하기 상기 밸브부(4000)의 설명 시 보다 구체적으로 설명하겠다.
실시 예에 따르면, 상기 실린더 부(1100)의 바닥면은 역 원뿔형상으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 이중피스톤(3000)의 제1 피스톤(3100)이 하향 피스톤 운동을 수행할 경우, 상기 실린더 부(1100)에 수용된 유체가 상기 실린더 홀(1150)을 통해 상기 관통유로(4500)로 용이하게 배출될 수 있다.
후술될 도 6을 참조하면, 상기 수용부(1300)는 후술될 상기 커버부(2000)와의 결합 시, 챔버부(2100)가 삽입될 수 있다. 이때, 상기 챔버부(2100)는 상기 시료 내 핵산을 추출하기 위한 시약이 수용된 구성일 수 있다.
상기 수용부(1300)의 수는 후술될 상기 챔버부(2100)의 수에 대응되어 제공될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 수용부(1300) 및 상기 챔버부(2100)가 복수 개로 제공될 경우, 복수의 상기 수용부(1300)에는 이에 대응되는 복수의 상기 챔버부(2100)들이 1:1로 각각 수용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트 내 상기 핵산 추출 카트리지의 펀칭침을 설명하기 위한 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 수용부(1300)들의 바닥면에는 펀칭침(1350)들이 각각 형성될 수 있다.
상기 펀칭침(1350)은 상기 챔버부(2100)의 바닥면으로 제공되는 후술될 밀폐막(2150)을 천공시킬 수 있다. 상기 펀칭침(1350)은 상기 밀폐막(2150)을 천공함으로써, 상기 챔버부(2100) 내부에 수용된 상기 시약을 상기 수용부(1300)로 유출시킬 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 펀칭침(1350)은 관통침(1351) 및 빗면칼날(1355)을 포함할 수 있다.
상기 관통침(1351)은 일단이 사선으로 절단된 파이프 형태로 제공될 수 있다. 실시 예에 따르면, 외력에 의해 상기 챔버부(2100)가 하향 이동될 경우, 상기 밀폐막(2150)은 사선으로 절단되어 표면적이 작은 상기 관통침(1351)의 일단에 의해 용이하게 천공될 수 있다. 이때, 외력에 의해 하향 이동된 상기 챔버부(2100)는 후술될 고정홈(1700) 및 걸림턱(2700)에 의해 움직임이 고정될 수 있다. 상기 고정홈(1700) 및 상기 걸림턱(2700)에 의한 상기 챔버부(2100)의 결착은 하기에서 보다 자세히 상술하겠다.
상기 빗면칼날(1355)은 종단면이 직각삼각형인 판 형태로 제공될 수 있다. 상기 빗면칼날(1355)은 상기 관통침(1351)의 외벽에 기립된 형태로 부착될 수 있다. 다시 말하면, 상기 빗면칼날(1355)은 상기 관통침(1351)의 외측면에 부착되어, 빗변을 가진 삼각 패널로 제공될 수 있다.
실시 예에 따르면, 외력에 의해 상기 챔버부(2100)가 하향 이동될 경우, 상기 빗면칼날(1355)은 상기 관통침(1351)에 의해 1차 천공된 상기 밀폐막(2150)의 천공 면적을 넓힐 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버부(2100)에 수용된 상기 시약이 상기 수용부(1300)로 용이하게 토출될 수 있다.
상기 관통침(1351)의 타단은 후술될 상기 밸브부(4000)의 관통유로(4500) 타단에 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 수용부(1300)로부터 토출된 상기 시약은 파이프 형태의 상기 관통침(1351)을 관통하여, 상기 관통유로(4500)로 주입될 수 있다.
이후 상기 관통유로(4500)로 주입된 상기 시약은 상기 밸브부(4000)의 회전에 의해 상기 반응부(1500)로 이동될 수 있다. 상기 시약의 이동은 후술될 상기 이중피스톤(3000) 및 상기 밸브부(4000)의 설명 시 보다 구체적으로 상술하겠다.
상기 펀칭침(1350)의 형상은 앞서 기재된 형태에 국한되지 않고, 상기 밀폐막(2150)의 천공을 용이하게 하는 목적의 다양한 형상들이 적용될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4을 참조하면, 상기 반응부(1500)는 상기 시료 및 상기 시약의 반응이 일어나는 공간일 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 시료 및 시약이 반응하여 상기 시료 내 핵산이 추출되는 공간일 수 있다. 이때, 상기 시약은 상기 수용부(1300)로부터 전달된 것일 수 있으며, 상기 시료는 외부로부터 유입된 생체 시료일 수 있다.
상기 반응부(1500)는 유로가이드벽(1510) 및 반응주입홀(1550)을 포함할 수 있다.
상기 유로가이드벽(1510)은 시료유입관(2300)으로부터 유입된 상기 시료의 흐름을 가이드 할 수 있다. 이때, 상기 시료유입관(2300)은 상기 커버부(2000)에 형성되는 구성으로, 외부로부터 제공되는 상기 시료를 용이하게 주입시키기 위한 구성일 수 있다. 상기 시료유입관(2300)은 후술될 상기 커버부(2000)의 설명 시 보다 구체적으로 상술하겠다.
상기 유로가이드벽(1510)은 상기 반응부(1500)의 적어도 어느 하나의 내벽으로부터 돌출되어 형성될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 유로가이드벽(1510)은 적어도 어느 하나의 제1 빗면(V1)을 포함할 수 있다. 상기 빗면(V1)의 일단은 상기 반응부(1500)의 바닥면과 접촉될 수 있다. 이에 따라, 상기 시료는 상기 유로가이드벽(1510)에 의해 상기 반응부(1500)의 바닥면으로 용이하게 흐를 수 있다.
상기 반응주입홀(1550)은 상기 수용부(1300)로부터 상기 시약이 유입되거나 또는 상기 반응부(1500)에 수용된 유체들이 배출되는 통로일 수 있다.
상기 반응주입홀(1550)은 상기 반응부(1500)의 바닥면에 소정 너비의 홀로 형성될 수 있다. 상기 반응주입홀(1550)은 앞서 상술된 상기 펀칭침(1350)과 같이, 상기 실린더 홀(1150)을 기준으로 동일 반경(R) 상에 위치될 수 있다.
상기 반응주입홀(1550)은 상기 반응부(1500)의 최단부에 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 반응부(1500)의 바닥면은 제2 빗면(V2)으로 제공될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 제2 빗면(V2)은 상기 제1 빗면(V1)에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 외부로부터 주입되는 상기 시료의 흐름이 상기 반응주입홀(1550)으로 용이하게 유도할 수 있다. 따라서, 상기 시료 및 시약이 용이하게 혼합되거나 또는 상기 반응부(1500) 내부에 수용된 상기 유체들이 용이하게 배출될 수 있다.
상기 장치부(1600)는 상기 시료 내 핵산의 추출 효율을 높이기 위해 외부 장치들이 삽입되는 공간일 수 있다. 상기 장치부(1600)는 제1 장치부(1610) 및 제2 장치부(1650)를 포함할 수 있다.
상기 제1 장치부(1610)는 후술될 상기 유전자 증폭 패널(PCR)을 수용할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 제1 장치부(1610)는 일측면이 개방된 형태로 제공될 수 있다. 상기 커버부(2000)가 상기 저장부(1000)와 결합될 경우, 상기 제1 장치부(1610)의 개방된 일측면에는 패널탈착부(W)가 형성될 수 있다. 상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 상기 패널탈착부(W)에 적어도 어느 일부분이 삽입될 수 있다.
상기 제1 장치부(1610)는 핵산주입홀(1615) 및 고정브라켓(1617)을 포함할 수 있다.
상기 핵산주입홀(1615)은 상기 제1 장치부(1610)의 바닥면에 소정 너비를 갖는 통로로 제공될 수 있다. 실시 예에 따르면, 상기 핵산주입홀(1615)은 상기 반응부(1500)로부터 추출된 상기 추출용액을 상기 제1 장치부(1610) 내부로 전달할 수 있다. 실시 예에 따르면, 상기 유전자 증폭 패널(PCR)이 상기 제1 장치부(1610)에 장착될 경우, 상기 핵산주입홀(1615)은 상기 반응부(1500)로부터 추출된 상기 추출용액을 상기 유전자 증폭 패널(PCR)로 전달할 수 있다.
이때, 상기 핵산주입홀(1615)은 상기 제1 장치부(1610)의 바닥면으로부터 소정 높이(Dh)만큼 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 핵산주입홀(1615)의 높이(Dh)는 상기 유전자 증폭 패널(PCR)의 바닥면에 형성된 후술될 유체주입부(5100)의 함몰 깊이에 대응될 수 있다. 여기서, 상기 유체주입부(5100)는 상기 패널탈착부(W)에 결합되는 상기 유전자 증폭 패널(PCR)의 적어도 어느 일부분일 수 있다. 이에 따라, 상기 유전자 증폭 패널(PCR)이 상기 제1 장치부(1610)에 장착될 경우, 외부 충격에 의해 상기 시료 내 핵산 추출 과정 중 상기 유전자 증폭 패널(PCR)이 분리되는 것을 예방할 수 있다.
상기 핵산주입홀(1615)은 앞서 상술된 상기 펀칭침(1350) 및 상기 반응주입홀(1550)과 같이, 상기 실린더 홀(1150)을 기준으로 동일 반경(R) 상에 위치될 수 있다.
상기 고정브라켓(1617)은 상기 패널탈착부(W)가 형성된 상기 제1 장치부(1610)의 개구면과 이웃하는 적어도 어느 한 이웃면에 형성될 수 있다.
상기 고정브라켓(1617)은 소정 너비로 돌출되어, 상기 유전자 증폭 패널(PCR)의 인입을 가이드 할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 고정브라켓(1617)은 상기 제1 장치부(1610)의 하단으로부터 소정 간격(DT)을 두고 위치될 수 있다. 이때, 상기 간격(DT)는 상기 유전자 증폭 패널(PCR)의 두께에 대응될 수 있다.
이에 따라, 상기 유전자 증폭 패널(PCR)이 인입될 경우, 상기 고정브라켓(1617)에 의해 상기 제1 장치부(1610)의 바닥면과 밀착되어 삽입될 수 있다. 다시 말하면, 상기 유전자 증폭 패널(PCR)이 상기 패널탈착부(W)에 장착될 경우, 상기 고정브라켓(1617)에 의해 상기 핵산주입홀(1615) 및 후술될 유체주입홀(5150)이 밀착될 수 있다. 따라서, 상기 핵산주입홀(1615)로부터 토출되는 핵산을 포함하는 상기 추출용액이 누수되지 않고 상기 유체주입홀(5150)으로 용이하게 주입될 수 있다.
상기 제1 장치부(1610)는 초음파 프로브 팁(Probe tip)을 더 수용할 수 있다. 초음파 프로브 팁(Probe tip)은 상기 반응부(1500)에 수용된 상기 추출용액 내 자성 입자의 균일한 분포를 위해 사용될 수 있다. 초음파 프로브 팁(Probe tip)에 의한 효과는 후술될 제2 삽입구(2530)의 설명 시 보다 자세히 설명하겠다.
보다 구체적으로 설명하면, 초음파 프로브 팁은 상기 저장부(1000) 및 상기 커버부(2000)의 결합 시, 후술될 제2 삽입부(2530)를 관통하여 상기 제1 장치부(1610) 내부에 인입될 수 있다. 이때, 초음파 프로브 팁(Probe tip)은 상기 유전자 증폭 패널(PCR)과 연직 방향으로 수직하게 위치될 수 있다.
다시 말하면, 앞서 상술된 바와 같이, 초음파 프로브 팁(Probe tip) 및 상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 상기 제1 장치부(1610) 내부에 함께 수용될 수 있다. 이에 따라, 부피가 축소된 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지가 제공될 수 있다.
그러나, 앞서 상술된 바에 국한되지 않고, 상기 초음파 프로브 팁(Probe tip) 및 상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 별도의 상기 장치부(1600)에 각각 개별적으로 분리 수용될 수 있다.
상기 제2 장치부(1650)는 자석(Magnetic Stick)을 수용할 수 있다. 자석(Magnetic Stick)은 상기 반응부(1500) 내부에 분포된 상기 자성 입자를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 상기 제2 장치부(1650)는 상기 반응부(1500) 인근에 위치될 수 있다. 자석(Magnetic Stick)에 의한 효과는 후술될 상기 제3 삽입구(2570)에서 보다 상세히 설명하겠다.
상기 저장부(1000)의 외측면에는 상기 고정홈(1700)이 형성될 수 있다. 상기 고정홈(1700)은 소정 깊이로 함몰되어 제공될 수 있다. 실시 예에 따르면, 상기 고정홈(1700)은 상기 반응부(1500)의 외측면에 소정 깊이의 홈으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 고정부(1700)의 홈의 깊이는 후술될 상기 걸림턱(2700)의 돌출 너비에 대응할 수 있다. 이에 따라, 상기 걸림턱(2700) 및 상기 고정부(1700)의 결착에 의해, 상기 저장부(1000) 및 상기 커버부(2000)가 서로 고정될 수 있다.
상기 고정홈(1700)은 제1 고정홈(1710) 및 제2 고정홈(1750)를 포함할 수 있다. 상기 제1 고정홈(1710)는 상기 제2 고정홈(1750)와 소정 간격(D)을 두고 위치될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제1 고정홈(1710)는 상기 제2 고정홈(1750) 대비 소정 간격(D)만큼 상향 위치될 수 있다. 이때, 상기 간격(D)의 높이는 도 5를 참조하여 설명된 상기 펀칭침(1350)의 높이(h)보다 높을 수 있다.
상기 고정홈(1700) 상의 상기 걸림턱(2700)의 위치에 따라, 앞서 설명된 상기 펀칭침(1350)에 의한 상기 밀폐막(2150)의 천공이 제어될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 걸림턱(2700)이 상기 제1 고정홈(1710)에 위치될 경우, 상기 챔버부(2000)의 상기 밀폐막(2150)이 손상 없이 유지될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 상기 제1 고정홈(1710)에 위치된 상기 걸림턱(2700)이 외력에 의해 하향 이동되어 상기 제2 고정홈(1750)에 위치될 경우, 상기 밀폐막(2150)은 상기 펀칭침(1350)에 의해 천공될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 커버부를 설명하기 위한 사시도이다. 도 6에서는 상기 커버부의 내부 구성들을 도시하기 위해, 뒤집힌 형태의 상기 커버부를 도시하였다.
도 1 내지 도 3, 그리고 도 6을 참조하면, 상기 커버부(2000)는 상기 저장부(1000)로부터 분리 가능한 상부 덮개 형태로 제공될 수 있다. 다시 말하면, 상기 커버부(2000)는 상기 저장부(1000)의 뚜껑으로 제공될 수 있다.
상기 커버부(2000)는 내측에 상기 챔버부(2100), 상기 시료유입관(2300), 상기 삽입구(2500) 및 상기 걸림턱(2700)을 포함할 수 있다.
상기 챔버부(2100)는 앞서 상술된 상기 수용부(1000)에 삽입되도록, 복수의 격벽들로 구획되어 형성될 수 있다.
상기 챔버부(2100)는 앞서 상술된 상기 수용부(1300)와 같이, 복수 개로 제공될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 챔버부(2100)는 복수 개로 제공되며, 복수의 상기 수용부(1300)들에 1:1로 대응하여 형성될 수 있다.
다시 말하면, 상기 커버부(2000)가 상기 저장부(1000)와 결착될 경우, 복수의 상기 챔버부(2100)들은 복수의 상기 수용부(1300)들에 각각 1:1로 끼워져 삽입될 수 있다.
복수의 상기 챔버부(2100)들은 상기 시약들을 각각 수용할 수 있다. 다시 말하면, 복수의 상기 챔버부(2100)들 내부에는 적어도 하나 이상의 종류를 가진 상기 시약들이 각각 분리 보관될 수 있다.
이때, 상기 시약들은 외부로부터 주입되는 시료 내 핵산을 추출하는 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 시약은 세포용해시약(lysis buffer), 부착시약(binding buffer), 세척시약(Cleaning buffer) 및 용출시약(elution buffer) 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 시약들은 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 챔버부(2100) 내부에 수용되어 제공될 수 있다.
상기 챔버부(2100)의 바닥면은 상기 밀폐막(2150)으로 밀봉되어 제공될 수 있다. 상기 밀폐막(2150)은 앞서 상기 고정홈(1700)의 설명 시 기재한 바와 같이, 상기 고정홈(1700)과 결착되는 상기 걸림턱(2700)의 위치에 따라, 밀봉 상태가 유지되거나 또는 천공될 수 있다.
다시 한 번 설명하면, 일 실시 예에 따라, 상기 걸림턱(2700)이 상기 제1 고정홈(1710)에 위치될 경우, 상기 밀폐막(2150)은 상기 펀칭침(1350)과 소정 간격을 유지함으로써, 손상 없이 밀봉 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 상기 챔버부(2100) 내부에 수용된 상기 시약들이 외부로의 누수 없이 저장될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 외력에 의해 상기 걸림턱(2700)이 상기 제2 고정홈(1750)에 위치될 경우, 상기 밀폐막(2150)은 상기 펀칭침(1350)에 의해 천공될 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버부(2100) 내부에 수용된 상기 시약들이 상기 수용부(1300) 내부로 유출되어, 핵산 추출 반응이 실시할 수 있다.
종래의 핵산 추출 장치는 바닥면에 홀이 기형성된 챔버부를 제공함으로써, 상기 챔버부 내부에 일정 기간 이상의 시료 및/또는 시약들이 보관될 경우, 누수 현상이 발생되었다. 이로 인해, 종래의 핵산 추출 장치는 진단 분석 전후에 상기 시료 및/또는 시약을 보관하는 용기가 별도로 요구되었다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지는 상기 챔버부(2100)의 바닥면으로 저가의 소모품인 상기 밀폐막(2150)을 제공함으로써, 핵산 추출 및 증폭 반응을 위한 상기 밀폐막(2150)의 천공 후에도 용이한 교체가 가능할 수 있다. 이에 따라, 핵산 추출 과정 후, 여분의 상기 시료 및/또는 상기 시약을 장기 보관하거나 또는 상기 시약의 용량을 보충할 때, 새로운 상기 밀폐막(2150)으로 재 밀봉함으로써, 복수회의 사용이 가능한 고효율의 상기 핵산 추출 카트리지가 제공될 수 있다.
상기 시료유입관(2300)은 외부로부터 상기 시료가 주입되는 통로로써, 상기 커버부(2000)의 상부면으로부터 소정 깊이(T)의 관으로 제공될 수 있다.
상기 저장부(1000) 및 상기 커버부(2000)가 결합될 경우, 상기 시료유입관(2300)은 상기 반응부(1500) 내부에 수용될 수 있다. 이에 따라, 상기 시료는 상기 시료유입관(2300)을 통해 외부로부터 상기 반응부(1500) 내부로 유입될 수 있다.
다시 말하면, 상기 시료유입관(2300)은 상기 저장부(1000)와의 결합 시, 상기 반응부(1500)에 삽입되어, 외부로부터 유입되는 상기 시료의 흐름을 가이드할 수 있다.
상기 시료유입관(2300)의 일단에는 자성 입자 펠렛(Pellet,P)이 배치될 수 있다. 상기 자성 입자 펠렛(Pellet,P)은 복수의 자성 입자들로 구성된 구조체일 수 있다. 실시 예에 따르면, 상기 자성 입자 펠렛(P)은 도넛 형태로 제공될 수 있다.
상기 자성 입자 펠렛(P)은 상기 반응부(1500) 내부에 수용되는 상기 시료 및/또는 상기 시약에 의해 용해될 수 있다. 다시 말하면, 상기 자성 입자 펠렛(P)은 상기 시료 및/또는 상기 시약에 의해 상기 자성 입자들로 분해될 수 있다. 이에 따라, 상기 자성 입자들은 상기 시료 및/또는 상기 시약이 혼합된 상기 추출용액 내부에 분포될 수 있다.
상기 자성 입자는 상기 반응부(1500) 내에서의 상기 시료 및/또는 상기 시약들의 반응을 통해 자성을 띌 수 있다. 상기 추출용액 내부에 분포된 핵산들은 상기 자성 입자들의 표면에 부착될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 장치부(1650)에 장착된 자석(Magnetic Stick)에 의해, 상기 자성 입자들의 표면에 부착된 핵산들이 상기 추출용액으로부터 용이하게 분리될 수 있다. 이때, 자석(Magnetic Stick)은 후술될 제3 삽입구(2570)를 통해 상기 제2 장치부(1650)에 장착될 수 있다.
상기 삽입구(2500)는 제1 삽입구(2510), 제2 삽입구(2530), 제3 삽입구(2570)를 포함할 수 있다. 상기 삽입구(2500)는 상기 커버부(2000)의 상부면에 소정 너비의 개구 형태로 제공될 수 있다.
상기 제1 삽입구(2510)는 상기 커버부(2000)의 상부면 중앙에 형성될 수 있다. 상기 제1 삽입구(2510)에는 후술될 상기 이중피스톤(3000)가 투입될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 삽입구(2510)는 상기 실린더 부(1100)와 동일 수직선 상에 제공될 수 있다. 이에 따라, 후술될 상기 이중피스톤(3000)이 상기 제1 삽입구(2510)를 관통하여, 상기 실린더 부(1100)에 삽입될 수 있다.
상기 제2 삽입구(2530)는 상기 제1 장치부(1610)에 대응되어 위치될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제2 삽입구(2530)는 상기 제1 장치부(1610)와 동일 수직선 상에 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 삽입구(2530)에는 초음파 프로브 팁(Probe tip)의 투입될 수 있다.
앞서 상술된 바와 같이, 초음파 프로브 팁(Probe tip)은 상기 추출용액 내 상기 자성 입자의 균일한 분포를 위해 사용될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 추출용액은 에멀젼(Emulsion) 상태일 수 있다. 따라서, 상기 시료 및/또는 상기 시약에 의해 상기 자성 입자 펠렛(P)이 용해될 경우, 상기 추출용액 내에 상기 자성 입자들이 불균일하게 분포될 수 있다. 예를 들어, 상기 자성 입자들은 상기 추출용액 내에서 덩어리 형태로 존재될 수 있다.
앞서 상술된 바와 같이, 상기 자성 입자들의 표면에는 핵산들이 부착될 수 있다. 이에 따라, 상기 자성 입자가 불균일하게 분포될 경우, 핵산들이 부착될 상기 자성 입자의 표면적이 감소됨으로써, 상기 핵산의 추출 효율이 저하될 수 있다.
이때, 상기 제2 삽입구(2530)에 초음파 프로브 팁(Probe tip)이 삽입될 경우, 상기 반응부(1500) 내에 수용된 상기 추출용액으로 초음파가 전달될 수 있다. 이에 따라, 상기 추출용액 내 상기 자성 입자가 균일하게 분산될 수 있다.
또한, 상기 추출용액 내 상기 시료 및 상기 시약 입자들이 초음파에 의해 미세하게 분해될 수 있다. 따라서, 에멀젼(Emulsion) 상태의 상기 추출용액 및 상기 자성 입자의 교반율이 향상될 수 있다.
종래의 핵산 추출 카트리지의 경우, 초음파 프로브 팁(Probe tip)은 별도의 공간에 삽입되지 않고, 반응부 내에 삽입되었다. 다시 말해, 초음파 프로브 팁(Probe tip)은 상기 추출용액에 침지되어, 초음파를 직접 방사시켰다. 이는, 초음파에 의한 과열 발생으로 인해, 상기 자성 입자 및 상기 시료는 파괴되거나 또는 변형되어, 핵산 추출 효율이 저감되는 단점을 유발하였다.
반면, 본 발명의 상기 핵산 추출 카트리지는 앞서 상술된 바와 같이, 상기 반응부(1500)의 인근에 위치한 별도의 상기 제2 삽입구(2530)에 초음파 프로브 팁(Probe tip)을 삽입함으로써, 상기 자성 입자의 손상 없이 고성능 및 고효율의 상기 핵산 추출이 가능할 수 있다.
상기 제3 삽입구(2570)는 상기 제2 장치부(1650)에 대응되어 위치될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제3 삽입구(2570)는 상기 제2 장치부(1650)와 동일 수직선 상에 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제3 삽입구(2570)에는 자석(Magnetic Stick)이 투입될 수 있다.
앞서 상술된 바와 같이, 자석(Magnetic Stick)은 상기 반응부(1500) 내부에 분포된 상기 자성 입자를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
실시 예에 따르면, 자석(Magnetic Stick)이 상기 제2 장치부(1650) 내부로 삽입될 경우, 핵산에 둘러 쌓인 상기 자성 입자들은 자석(Magnetic Stick)의 자성에 의해 상기 제2 장치부(1650)와 인접한 상기 반응부(1500)의 내벽에 고정되어 위치될 수 있다. 이에 따라, 상기 추출용액의 반응 후 잔여물의 배출 시 상기 자성 입자들의 배출이 방지될 수 있다.
상기 걸림턱(2700)은 상기 커버부(2000)의 내측면에 소정 두께로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 걸림턱(2700)은 상기 고정홈(1700)에 위치될 수 있다. 이때, 상기 걸림턱(2700)의 돌출 높이 및 간격은 상기 고정홈(1700)의 함몰 높이 및 간격에 각각 대응될 수 있다. 이에 따라, 상기 걸림턱(2700)은 상기 고정홈(1700)에 끼워져 고정될 수 있다. 따라서, 상기 저장부(1000) 및 상기 커버부(2000)는 상기 걸림턱(2700)에 의해 서로 고정될 수 있다.
앞서 상술된 바와 같이, 상기 걸림턱(2700)은 상기 제1 고정홈(1710) 또는 상기 제2 고정홈(1750)에 위치될 수 있다.
실시 예에 따르면, 상기 챔버부(2100) 내부에 상기 시약을 보관할 경우, 상기 걸림턱(2700)은 상기 제1 고정홈(1710)에 위치될 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 핵산 추출 반응을 수행할 경우, 상기 걸림턱(2700)은 상기 제2 고정홈(1750)에 위치될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 이중피스톤을 설명하기 위한 도면들이다. 보다 구체적으로, 도 7은 도 1을 A로부터 A'로 절단한 부분단면도이고, 도 8은 도 1을 B로부터 B'로 절단한 부분단면도이다.
도 1 내지 도 3, 그리고 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 이중피스톤(3000)은 앞서 상술된 바와 같이, 상기 커버부(2000)의 상기 제1 삽입구(2510)를 관통하여, 상기 실린더 부(1100)에 삽입될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 이중피스톤(3000)는 제1 피스톤(3100) 및 제2 피스톤(3500)을 포함할 수 있다. 상기 제1 피스톤(3100)은 상기 저장부(1000)의 상기 실린더 부(1100) 내부에 수용될 수 있으며, 상기 제2 피스톤(3500)은 상기 제1 피스톤(3100)의 피스톤 홈(3570)에 삽입되어 위치될 수 있다. 상기 피스톤 홈(3570)에 대해서는 하기에서 보다 구체적으로 상술하겠다.
상기 제1 피스톤(3100)은 상하 방향으로 왕복 피스톤 운동을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 실린더 부(1100) 내부에 유체를 삽입하거나 또는 배출시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 피스톤(3100)의 상향 피스톤 이동 시, 상기 제1 피스톤(3100)의 이동으로 확보된 상기 실린더 부(1100)의 내부 공간에 유체가 공급될 수 있다. 보다 구체적으로, 유체는 상기 실린더 홀(1150)을 통해, 상기 실린더 부(1100) 내부로 주입될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 피스톤(3100)의 하향 피스톤 이동 시, 줄어든 상기 실린더 부(1100)의 내부 체적에 대응하는 유체의 유량이 상기 실린더 홀(1150)을 통해 상기 관통유로(4500)로 배출될 수 있다.
상기 제1 피스톤(3100)의 바닥면은 앞서 상술된 상기 실린더 부(1100)의 바닥면에 대응되는 역 원뿔형상으로 제공될 수 있다.
상기 제1 피스톤(3100)은 제1 피스톤로드(3110), 제1 돌출날개(3130), 제1 손잡이 부(3150) 및 피스톤 홈(3170)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 피스톤(3100)은 개구홈(3190)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 피스톤로드(3110)는 소정 길이(L1)의 원기둥 형태로 제공될 수 있다. 상기 제1 피스톤로드(3110)의 타단은 앞서 상술된 실시 예에 따른 상기 실린더 부(1100)의 형상에 대응되는 역 원뿔형상으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 피스톤로드(3110)의 하향 피스톤 이동 시, 상기 실린더 부(1100) 내부에 수용된 유체가 후술될 상기 관통유로(4500)의 일단으로 용이하게 배출될 수 있다.
상기 제1 돌출날개(3130)는 소정 너비의 판 형태로 제공될 수 있다.
상기 제1 돌출날개(3130)의 측면은 상기 제1 피스톤로드(3110)의 외벽에 부착될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 돌출날개(3130)는 상기 제1 피스톤로드(3110)의 외벽으로부터 방사형으로 돌출된 격벽 형태로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 실린더 부(1100)과 밀착되는 상기 제1 피스톤(3100)의 표면적이 감소될 수 있다. 따라서, 상기 제1 피스톤(3100)은 상기 실린더 부(1100)와의 밀착력이 감소되어, 작은 외력에도 용이하게 피스톤 운동을 수행할 수 있다.
상기 제1 손잡이 부(3150)는 상기 제1 피스톤로드(3110)의 상단 외벽으로부터 소정 두께로 돌출되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 손잡이 부(3150)는 동력원인 외부 사용자 또는 제어 설비와 용이하게 결착되어 왕복 피스톤 운동을 수행할 수 있다.
상기 피스톤 홈(3170)은 상기 제1 피스톤(3100)의 상부면 중앙에 소정 너비(S2)의 단면을 갖는 홈으로 형성될 수 있다.
이때, 소정 너비(S2)의 홈으로 제공되는 상기 피스톤 홈(3170)의 적어도 어느 일부분은 특정 너비(S3)를 가질 수 있다. 여기서, 상기 소정 너비(S2)는 상기 특정 너비(S3) 대비 짧을 수 있다.
다시 말하면, 상기 제1 피스톤(3100)은 내벽의 적어도 어느 한 영역에 소정 깊이로 개구된 요철홈(3175)을 갖는 실린더 형태로 제공될 수 있다. 이때, 상기 요철홈(3175)은 상기 피스톤 홈(3170)의 일단으로부터 소정 간격만큼 하향 위치될 수 있다.
상기 피스톤 홈(3170) 내부에 상기 제2 피스톤(3500)이 완전히 삽입되었을 경우, 상기 요철홈(3175)에는 상기 제2 피스톤(3500)의 후술될 제어날개(3570)가 위치될 수 있다. 상기 제어날개(3570)는 상기 제2 피스톤(3500) 내의 구성으로써, 상기 제2 돌출날개(3530)의 타측면 상부로부터 소정 거리만큼 돌출될 수 있다.
상기 피스톤 홈(3170)의 내벽을 기준으로 상기 요철홈(3175)의 함몰 깊이는 상기 제어날개(3570)의 돌출 거리에 대응될 수 있다. 이에 따라, 상기 제어날개(3570)은 상기 요철홈(3175)에 고정될 수 있다. 따라서, 상기 제어날개(3570)에 의해 상기 제2 피스톤(3500)이 상기 제1 피스톤(3100)에 고정됨으로써, 상기 제2 피스톤(3500)의 상하 방향으로의 왕복 피스톤 운동이 제지될 수 있다.
상기 피스톤 홈(3170)의 바닥면에는 피스톤 홀(3175)이 형성될 수 있다. 상기 피스톤 홀(3175)은 앞서 상술된 상기 실린더 홀(1150)과 동일 축 상에 연결될 수 있다. 다시 말하면, 상기 피스톤 홀(3175), 상기 실린더 홀(1150) 및 상기 관통유로(4500)의 일단은 동일 축 상에 나란히 연결될 수 있다.
상기 개구홈(3190)은 상기 요철홈(3175) 및 상기 제어날개(3570)에 의해 상기 제1 피스톤(3100)에 결착된 상기 제2 피스톤(3500)을 탈착시키는 구성일 수 있다.
상기 개구홈(3190)은 상기 제1 피스톤(3500)의 일단면으로부터 소정 깊이의 홈으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 개구홈(3190)의 일측은 상기 피스톤 홈(3170)의 적어도 어느 한 영역의 외주면으로부터 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 개구홈(3190)의 깊이는 상기 피스톤 홈(3170)의 일단으로부터 상기 요철홈(3175) 사이의 간격에 대응될 수 있다.
다시 말하면, 상기 피스톤 홈(3170), 상기 개구홈(3190) 및 상기 요철홈(3175)은 하나의 개구로 형성될 수 있다.
상기 개구홈(3190)은 단면은 상기 제어날개(3570)의 단면 형상에 대응될 수 있다. 또한, 상기 개구홈(3190)의 개수는 상기 제어날개(3570)의 개수에 대응되어 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어날개(3570)가 상기 요철홈(3175)에 고정될 경우, 다시 말해서, 상기 제1 피스톤(3100)에 상기 제2 피스톤(3500)이 결착되어 상기 제2 피스톤(3500)의 왕복 피스톤 운동이 제지되었을 경우, 상기 제2 피스톤(3500)을 제1 축을 기준으로 회전시켜 상기 제어날개(3570)를 상기 개구홈(3190)에 위치시키면, 상기 제2 피스톤(3500)이 상기 제1 피스톤(3100)과 탈착되면서, 상기 제2 피스톤(3500)의 왕복 피스톤 운동이 수행될 수 있다.
상기 제2 피스톤(3500)은 앞서 상술된 바와 같이, 상기 제1 피스톤(3100)의 상기 피스톤 홈(3170) 내부에 위치될 수 있다.
상기 제2 피스톤(3500)은 상하 방향으로의 왕복 피스톤 운동을 수행할 수 있다. 이는 앞서 상술된 상기 제1 피스톤(3100)의 왕복 피스톤 운동과 동일하게 수행됨으로써 자세한 설명을 생략하도록 한다.
또한, 상기 제2 피스톤(3500)은 앞서 상술된 바와 같이, 상기 제1 피스톤(3100)과의 결착을 위해 회전 운동을 추가로 수행할 수 있다. 회전 운동에 따른 상기 제1 피스톤(3100) 및 상기 제2 피스톤(3500)의 결착은 후술될 제어날개(3570) 설명 시 보다 구체적으로 설명하겠다.
상기 제2 피스톤(3500)은 앞서 상술된 상기 제1 피스톤(3100)과 같이, 제2 피스톤로드(3510), 제2 돌출날개(3530) 및 제2 손잡이 부(3550)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 피스톤(3500)은 상기 제어날개(3570)를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 피스톤로드(3510)는 상기 제1 피스톤로드(3110)와 동일하게 원기둥 형태로 제공될 수 있다. 이때, 상기 제2 피스톤로드(3510)의 길이(L2)는 상기 제1 피스톤로드(3110)의 길이(L1) 보다 길 수 있다.
다시 말하면, 상기 제1 피스톤로드(3110) 및 상기 제2 피스톤로드(3510)의 길이 차에 의해, 후술될 상기 제2 손잡이 부(3550)가 상기 제1 손잡이 부(3150) 대비 상부 지점에 위치될 수 있다. 이에 따라, 외부 사용자 또는 제어 설비에 의한 피스톤 운동 수행 시, 이동시키고자 하는 상기 시약 및/또는 상기 추출용액의 양에 따라 선택된 상기 제1 피스톤(3100) 또는 상기 제2 피스톤(3500) 중 적어도 어느 하나에 용이하게 결착이 가능할 수 있다.
상기 제1 피스톤(3100) 또는 상기 제2 피스톤(3500)의 선택적인 피스톤 운동에 따라, 이동시키고자 하는 상기 시약 및/또는 상기 시료의 양을 조절할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 앞서 상술된 바와 같이, 상기 실린더 부(1110)의 단면 너비(S1)는 상기 피스톤 홈(3150)의 단면 너비(S2, S3) 보다 클 수 있다. 다시 말하면, 상기 실린더 부(1100)의 적어도 어느 한 지점의 단면적이 상기 피스톤 홈(3150)의 적어도 어느 한 지점의 단면적 보다 클 수 있다. 이에 따라, 상기 실린더 부(1100) 내부에 삽입되는 상기 제1 피스톤(3100) 및 상기 피스톤 홈(3150) 내부에 삽입되는 상기 제2 피스톤(3500)이 동일 높이로 상향 또는 하향 이동될 경우, 상기 제1 피스톤(3100)의 이동에 의해 주입 또는 배출된 유체의 양이 상기 제2 피스톤(3500)에 의해 주입 또는 배출되는 유체의 양 보다 클 수 있다.
상기 유전자 증폭 패널(PCR)을 이용한 핵산 증폭 반응 검사 시, 상기 핵산 추출 카트리지로부터 요구되는 상기 추출용액의 양은 극소량일 수 있다. 예를 들어, 상기 추출용액의 양은 50㎕일 수 있다.
종래의 핵산 추출 카트리지는 단일 실린더를 제공함으로써, 유체의 미세 유량 조절 시 불편함이 야기되었다.
반면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지는 상기 제2 피스톤(3500)에 의해 미세 유량의 유체 이동이 가능함으로써, 상기 반응부(1500)로부터 추출된 핵산을 포함하는 상기 추출용액을 유전자 증폭 패널(PCR)이 장착된 상기 핵산주입홀(1615)로 용이하게 이동시킬 수 있다.
또한, 다량의 유체의 이동이 요구될 경우에는 상기 제1 피스톤(3100)의 피스톤 운동을 통해 효율적으로 유체를 이동시킬 수 있다.
따라서, 상기 제1 피스톤(3100) 또는 상기 제2 피스톤(3500)의 선택적인 피스톤 운동 수행에 의해 상기 유체의 유량 조절이 용이한 고효율의 상기 핵산 추출 카트리지가 제공될 수 있다.
상기 제2 피스톤로드(3510)의 바닥면은 앞서 상술된 상기 제1 피스톤부(3100)의 바닥면에 대응되는 역 원뿔형상으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 실린더 부(1100), 상기 제1 피스톤(3100) 및 상기 제2 피스톤(3500)들의 구조적 차이에 의해, 상기 구성들(1100, 3100, 3500) 사이에 유체가 고이는 현상이 방지될 수 있다.
상기 제2 돌출날개(3530)는 앞서 상술된 상기 제1 돌출날개(3130)와 같이, 소정 너비의 판 형태로 제공되어, 상기 제2 피스톤로드(3510)의 외벽에 방사형으로 부착될 수 있다. 이에 따라, 상기 피스톤 홈(3110)과 밀착되는 상기 제2 피스톤(3500)의 표면적이 감소될 수 있다. 따라서, 상기 제2 피스톤(3500)은 작은 외력에도 용이하게 피스톤 운동을 수행할 수 있다.
상기 제2 손잡이 부(3550)는 상기 제2 피스톤로드(3510)의 상측면에 소정 두께로 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 제2 손잡이 부(3550)는 앞서 상술된 상기 제1 피스톤로드(3110) 및 상기 제2 피스톤로드(3510)의 길이 차에 의해, 외부 사용자 또는 제어 설비로부터 용이하게 결착될 수 있다.
상기 제어날개(3570)는 상기 제2 돌출날개(3530)들 중 적어도 어느 하나의 타측 상부면으로부터 소정 길이만큼 연장되어 형성될 수 있다.
상기 제어날개(3570)는 앞서 상술된 바와 같이, 상기 제2 피스톤(3500)을 상기 제1 피스톤(3100)에 결착시키기 위한 구성일 수 있다. 다시 말하면, 상기 제어날개(3570)는 상기 제2 피스톤(3500)의 왕복 피스톤 운동의 제지를 위한 구성일 수 있다.
실시 예에 따르면, 다량의 상기 시약 및/또는 상기 추출용액의 이동을 위해 상기 제1 피스톤(3100)의 피스톤 운동을 수행할 경우, 상기 제2 피스톤(3500)을 상기 제1 피스톤(3100)에 결착하여 왕복 피스톤 운동을 제지시킬 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 요철홈(3175)에 배치된 상기 제어날개(3570)가 상기 개구홈(3190)과 동일 축 상에 위치되지 않도록 제1 축을 기준으로 상기 제2 피스톤(3500)을 소정 각도로 회전시킬 경우, 상기 제어날개(3570)가 상기 요철홈(3175)에 고정되어, 상기 제2 피스톤(3500)이 상기 제1 피스톤(3100)에 결착될 수 있다.
이에 따라, 외부 동력원의 오작동에 의해 상기 제2 손잡이 부(3550)가 상향 이동될 경우에도, 상기 제2 피스톤(3500)의 피스톤 운동이 제지되어, 상기 제1 피스톤(3100)이 상향 이동될 수 있다. 따라서, 동력원의 오작동을 방지한 고신뢰성의 핵산 추출 카트리지가 제공될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 밸브부를 설명하기 위한 절단사시도이다.
도 1 내지 도 4, 그리고 도 8을 참조하면, 상기 밸브부(4000)는 상기 저장부(1000)의 하부에 위치될 수 있다.
상기 밸브부(4000)는 상기 관통유로(4500)를 포함할 수 있다. 상기 관통유로(4500)는 소정 길이의 파이프 형태로 제공될 수 있다.
상기 관통유로(4500)의 일단은 상기 실린더 홀(1150) 연결될 수 있다. 다시 말하면, 앞서 상술된 바와 같이, 상기 관통유로(4500)는 상기 실린더 홀(1150) 및 상기 피스톤 홀(3150)과 동일 축 상에 서로 연결되어 제공될 수 있다.
상기 관통유로(4500)의 타단은 상기 수용부(1300)에 형성된 상기 관통침(1351), 상기 반응부(1500)에 형성된 상기 반응주입홀(1550) 또는 상기 제1 장치부(1610)에 형성된 상기 핵산주입홀(1615) 중 적어도 어느 하나의 타단에 위치될 수 있다.
상기 밸브부(4000)는 상기 관통유로(4500)의 일단이 위치된 제1 축을 중심으로 좌우로 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 관통유로(4500)의 타단은 상기 관통침(1351), 상기 반응주입홀(1550) 또는 상기 핵산주입홀(1615) 중 적어도 어느 하나에 선택적으로 위치될 수 있다. 따라서, 상기 밸브부(4000)는 상기 이중피스톤(3000)에 의해 상기 수용부(1300) 또는 상기 반응부(1500) 중 적어도 어느 하나의 내부에 수용된 상기 유체를 이동하고자 하는 구성에 선택적으로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지의 상기 유체의 이동을 실시 예에 따라 보다 구체적으로 설명하면, 상기 수용부(1300) 내부에 수용된 특정 상기 시약을 상기 반응부(1500) 내부로 이동시킬 경우, 먼저 상기 밸브부(4000)를 회전시켜 상기 관통유로(4500)의 일단을 특정 상기 시약이 수용된 상기 수용부(1300)의 상기 관통침(1351) 타단에 위치시킬 수 있다.
이동시키고자 하는 상기 시약의 용량을 고려하여, 상기 제1 피스톤(3100) 또는 상기 제2 피스톤(3500) 중 적어도 어느 하나를 선택적으로 상향 피스톤 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 특정 상기 시약이 상기 수용부(1300)로부터 상기 실린더 부(1100)의 내부 또는 상기 피스톤 홈(3110) 중 적어도 어느 한 공간으로 이동될 수 있다.
상기 밸브부(4000)를 회전하여, 상기 관통유로(4500)의 타단을 상기 반응주입부(1515)에 위치시킬 수 있다. 이후, 상향 이동된 상기 제1 피스톤(3100) 또는 상기 제2 피스톤(3500) 중 적어도 어느 하나를 하향 피스톤 이동시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 수용부(1300) 내에 수용되었던 특정 상기 시약이 상기 반응부(1500)로 이동될 수 있다.
상기 밸브부(4000)는 저장버퍼(4700)를 더 포함할 수 있다. 상기 저장버퍼(4700)는 유체를 저장하는 용기일 수 있다.
상기 저장버퍼(4700)는 상기 관통유로(4500)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 관통유로(4500)를 이용한 유체의 이동 시, 이동시키고자 하는 유체를 일시적으로 저장할 수 있다.
상기 밸브부(4000)는 독립적으로 제공되거나 또는 별도의 하부커버(CV)에 삽입되어 제공될 수 있다.
이상 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 상기 핵산 추출 카트리지를 설명하였다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 핵산 추출 카트리지는 저장부, 커버부, 이중피스톤 및 밸브부를 포함함으로써, 상기 커버부에 의해 시약의 장기 보관이 가능하며, 상기 이중피스톤에 의해 유체의 정밀한 이동이 가능한 고정밀 및 고효율의 상기 핵산 추출 카트리지가 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널을 설명하겠다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널을 설명하기 위한 도면들이다. 보다 구체적으로, 도 10은 상기 유전자 증폭 패널의 평면도이고, 도 11은 도 10의 C를 기준으로 절단한 상기 유전자 증폭 패널의 단면도이며, 도 12 및 도 13은 다른 실시 예에 따른 상기 유전자 증폭 패널의 평면도이다.
도 1 및 도 3, 그리고 도 10 내지 도 13을 참조하면, 상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 앞서 상술된 바와 같이, 상기 핵산 추출 카트리지(HC)로부터 유입된 추출용액 내 핵산을 증폭시키는 장치일 수 있다.
상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 상기 핵산 추출 카트리지(HC)의 일측면에 삽입될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 상기 핵산 추출 카트리지(HC)의 상기 패널탈착부(W)에 수평으로 삽입될 수 있다.
상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 메인패널(5000) 및 상부패널(6000)을 포함할 수 있다. 상기 메인패널(5000)의 일측단에는 유체주입부(5100)가 형성될 수 있다.
상기 유체주입부(5100)는 소정 너비로 돌출되어 형성될 수 있다. 상기 유체주입부(5100)는 앞서 상기 핵산 추출 카트리지(HC)에서 개시된 바와 같이, 상기 핵산 추출 카트리지(HC)의 상기 패널탈착부(W)에 장착되어, 상기 핵산 추출 카트리지(HC)로부터 추출된 핵산이 함유된 상기 추출용액을 전달받을 수 있다.
앞서 상술된 바와 같이, 상기 유체주입부(5100)의 바닥면은 적어도 어느 한 영역이 소정 깊이(DP)로 함몰될 수 있다. 이때, 상기 함몰 형상은 소정 높이(Dh)만큼 돌출된 상기 핵산주입홀(1615) 돌출 형상에 대응될 수 있다. 이에 따라, 상기 유전자 증폭 패널(PCR)이 상기 제1 장치부(1610)에 장착될 경우, 외부 충격에 의해 상기 시료 내 핵산 추출 과정 중 상기 유전자 증폭 패널(PCR)이 분리되는 것을 예방할 수 있다.
상기 메인패널(5000) 및 후술될 상기 상부패널(6000)이 결합된 상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 박막으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 유전자 증폭 패널(PCR)의 두께는 1.5mm 이상으로부터 2.0mm 이하일 수 있다. 이에 따라, 상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 유연성이 제공되어 상기 패널탈착부(W)에 용이하게 결착될 수 있다.
상기 유체주입부(5100)는 상기 유체주입홀(5150)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 유체주입홀(5150)은 상기 유체주입부(5100)의 함몰 영역에 소정 너비로 형성될 수 있다. 이때, 상기 유체주입홀(5150)의 너비는 상기 핵산주입홀(1615)의 일단의 너비와 대응될 수 있다. 이에 따라, 상기 핵산주입홀(1615)으로부터 상향 이동되는 상기 추출용액이 상기 유체주입홀(5150)을 통해 후술될 채널부(5500)로 이동될 수 있다.
후술될 도 12를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 상기 메인패널(5000)은 채널부(5500) 및 메인유로(5700)를 더 포함할 수 있다. 상기 메인유로(5700)의 일단은 상기 유체주입홀(1615)과 연결되고, 타단은 상기 채널부(5500)의 후술될 챔버홈(5510)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 핵산주입홀(1615)으로부터 유입되는 상기 추출용액이 상기 채널부(5500)로 전달될 수 있다. 여기서, 상기 채널부(5500)는 상기 추출용액 내 함유된 핵산을 증폭시키는 영역일 수 있다. 상기 채널부(5500)는 하기에서 보다 자세히 설명하겠다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 유전자 증폭 패널 내 메인패널을 설명하기 위한 후면도이다.
도 1 및 도 3, 그리고 도 10 내지 도 14를 참조하면, 상기 메인패널(5000)은 상부면에 소정 너비의 개구부(5300)가 형성될 수 있다. 상기 개구부(5300)는 상기 메인패널(5000) 상에 복수개로 제공될 수 있다. 상기 개구부(5300)는 상기 채널부(5500)가 복수개로 제공될 경우, 인접하는 상기 채널부(5500)들 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 후술될 서브유로(5570) 상에 배치되는 상기 채널부(5500)의 구성들의 배치에 영향을 미치지 않을 수 있다.
상기 메인패널(5000)은 상기 개구부(5300)를 기준으로, 고온이 인가되는 제1 영역(TH) 및 저온이 인가되는 제2 영역(TL)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 영역(TH) 및 상기 제2 영역(TL)의 온도는 외부 설비로부터 인가될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 영역(TH)의 온도는 95℃일 수 있으며, 상기 제2 영역(TL)의 온도는 55℃일 수 있다.
다시 말해 상기 메인패널(5000)의 상기 개구부(5300)는 상기 제1 영역(Th) 및 상기 제2 영역(TL)의 사이에 배치되어, 상기 제2 영역(TL)으로부터 상기 제1 영역(Th)으로 이동되는 열전도를 감소시킬 수 있다.
상기 메인패널(5000)의 상부면에는 적어도 하나 이상의 채널부(5500)가 형성될 수 있다. 상기 채널부(5500)는 앞서 상술된 바와 같이, 상기 유체주입홀(5150)로부터 주입된 상기 추출용액 내 함유된 핵산을 증폭시키는 영역일 수 있다. 상기 채널부(5500)는 상기 제1 영역(TH) 및 상기 제2 영역(TL) 상에 걸쳐 배치될 수 있다.
상기 채널부(5500)는 챔버홈(5510), 반응홈(5530), 담지홈(5550) 및 서브유로(5570)를 포함할 수 있다. 상기 챔버홈(5510)은 상기 유체주입홀(5100)로부터 전달된 상기 추출용액을 임시로 저장하는 구성일 수 있다.
상기 챔버홈(5510)은 제1 챔버홈(5511) 및 제2 챔버홈(5515)를 포함할 수 있다. 상기 제1 챔버홈(5511)은 상기 메인패널(5000)의 일측단에 형성되어, 상기 유체주입부(5100)와 근접하게 위치될 수 있다.
상기 제1 챔버홈(5511)은 상기 제1 영역(TH) 상에 배치될 수 있으며, 상기 제2 챔버홈(5515)은 상기 제2 영역(TL) 상에 배치될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 제1 챔버홈(5511) 및 제2 챔버홈(5515)은 후술될 제1 서브유로(5571) 상에 소정 간격을 두고 위치될 수 있다. 상기 제1 챔버홈(5511) 및 제2 챔버홈(5515)의 간격 사이에는 후술될 상기 반응홈(5530)이 배치될 수 있다.
상기 반응홈(5530)은 1차 조성물을 수용할 수 있다. 상기 1차 조성물은 상기 유체주입홀(5150)로부터 유입된 상기 추출용액과의 1차 반응을 수행하는 조성물일 수 있다.
상기 반응홈(5530)은 제1 반응홈(5531) 및 제2 반응홈(5535)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 1차 조성물은 상기 제1 반응홈(5531) 및/또는 상기 제2 반응홈(5535) 중 적어도 어느 하나에 담지될 수 있다.
상기 제1 반응홈(5531)은 상기 제1 영역(TH) 상에 배치될 수 있으며, 상기 제2 반응홈(5535)은 상기 제2 영역(TL) 상에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 제1 반응홈(5531) 및 상기 제2 반응홈(5535)는 상기 제1 서브유로(5571) 상에 연속적으로 배치될 수 있으며, 상기 제1 반응홈(5531) 및 상기 제2 반응홈(5535)은 상기 개구부(5300)를 기준으로, 각각 온도가 달리 인가될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 핵산을 함유하는 상기 추출용액이 고온이 형성된 상기 제1 반응홈(5531)에 위치될 경우, 상기 추출용액 내 함유된 핵산의 사슬이 풀릴 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 반응홈(5531)으로부터 핵산의 사슬이 풀린 상태로 존재하는 상기 추출용액이 상기 제2 반응홈(5535)에 주입될 경우, 상기 추출용액 내 핵산은 상기 제1 반응홈(5531)에 담지된 상기 1차 조성물과 1차 반응을 수행할 수 있다.
다시 말하면, 상기 핵산 추출 카트리지(HC)로부터 상기 유체주입홀(5150)을 통해 유입된 상기 추출용액은 상기 제1 반응홈(5531) 및 상기 제2 반응홈(5535) 사이를 왕복 사이클링 이동하면서, 상기 추출용액 내 핵산을 증폭시킬 수 있다.
상기 추출용액 내 핵산은 사슬 구조로 제공될 수 있다. 사슬 구조의 핵산의 경우, 상기 1차 조성물이 개별 염기에 부착되지 못하여 반응이 일어나지 못함으로, 상기 1차 조성물은 제1 반응홈(5531)을 거쳐, 사슬 구조가 풀린 핵산을 대상으로 상기 제2 반응홈(5535)에서 1차 반응을 수행할 수 있다.
또한, 상기 1차 조성물은 고온이 형성된 상기 제1 영역(TH)에서 활성화되지 못함으로, 상기 추출용액은 상기 제1 반응홈(5531) 및 상기 제2 반응홈(5535) 사이를 왕복 사이클링 이동하면서, 상기 추출용액 내 핵산을 증폭시킬 수 있다.
상기 담지홈(5550)은 상기 제2 영역(TL)에 배치될 수 있으며, 상기 제2 챔버홈(5515)의 타측에 위치될 수 있다. 상기 담지홈(5550)은 후술될 제2 서브유로(5575)에 의해 상기 제2 챔버홈(5515)과 연결될 수 있다.
상기 담지홈(5550)은 2차 조성물을 수용할 수 있다. 상기 2차 조성물은 상기 제1 반응홈(5531) 및 상기 제2 반응홈(5535)의 왕복 사이클링에 의해 1차 반응된 반응물질과 2차 반응을 수행하여 상기 반응물질 내 핵산을 증폭시키는 물질일 수 있다.
따라서, 상기 2차 조성물은 후술될 제2 서브유로(5575)를 통해 상기 제2 챔버홈(5515)에 1차 저장되고, 이후, 상기 제1 서브유로(5571)를 통해 상기 제2 반응홈(5535)으로 2차 이동되어, 상기 반응홈(5535)에 저장된 상기 반응물질과 2차 반응을 수행할 수 있다.
상기 서브유로(5570)는 소정 너비의 파이프 형태로 제공되며, 상기 챔버홈(5510), 상기 반응홈(5530) 및 상기 담지홈(5550)을 연결할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 서브유로(5570)는 상기 제1 서브유로(5571) 및 상기 제2 서브유로(5575)를 포함할 수 있다. 상기 제1 서브유로(5570)는 복수의 단부를 포함하며, 상기 단부는 각각 상기 제1 챔버홈(5510), 상기 제1 반응홈(5531), 상기 제2 반응홈(5535) 및 제2 챔버홈(5515)에 연결될 수 있다.
상기 제2 서브유로(5575)는 일단이 상기 제2 챔버홈(5515)에 연결되며, 타단이 상기 담지홈(5550)에 연결될 수 있다.
앞서 상술된 일 실시 예와 같이, 상기 메인유로(5700) 및 상기 서브유로(5570)는 상기 메인패널(5000) 상에 파이프 형태로 제작될 수 있으나, 다른 실시 예에 따르면, 상기 메인유로(5700) 및 상기 서브유로(5570)는 상기 메인패널(5000)의 바닥면에 홈을 형성한 후 후면필름(7000)을 부착함으로써, 유로 형태로 제작될 수 있다.
상기 채널부(5500)의 구성들(5510, 5530, 5500)은 상기 제1 서브유로(5571) 및 상기 제2 서브유로(5575) 상에 배치된 순서와 같이, 상기 제1 챔버홈(5510), 상기 제1 반응홈(5531), 상기 제2 반응홈(5535), 상기 제2 챔버홈(5515) 및 상기 담지홈(5550) 순으로 배열되어 제공될 수 있다.
다시 도 10 내지 도 13을 참조하면, 상기 메인패널(5000)은 상부필름(6000)을 더 포함할 수 있다. 상기 상부필름(6000)은 상기 메인패널(5000)의 상부면에 부착될 수 있다. 이에 따라, 상기 채널부(5500) 내에 존재하는 상기 조성물들 및 유체들의 누수 및 손상을 방지할 수 있다.
상기 상부필름(6000)은 유연한 폴리머 소재로 제공될 수 있다. 이에 따라, 외부로부터 제공되는 압력에 의해 상기 채널부(5500) 내에 유입되는 상기 추출용액의 이동이 제어될 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 압력을 제공하는 외부 설비는 상기 상부필름(6000)의 상단에 위치될 수 있다. 상기 외부 설비는 상기 챔버홈(5510), 상기 반응홈(5530) 및/또는 상기 담지홈(5500) 중 적어도 어느 하나가 위치된 상기 상부필름(6000)의 개별 영역에 각각 부분적으로 압력을 가할 수 있다. 이에 따라, 상기 상부필름(6000) 상의 적어도 하나 이상의 어느 특정 영역에 압력이 가해질 경우, 상기 상부필름(6000)은 압력이 가해진 영역에 대응하는 상기 챔버홈(5510), 상기 반응홈(5530) 및/또는 상기 담지홈(5500) 중 적어도 어느 한 공간에 압착될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 챔버홈(5511)에 저장된 상기 추출용액을 상기 제1 반응홈(5531)으로 이동시킬 경우, 상기 제1 챔버홈(5511), 상기 제2 챔버홈(5515) 및 상기 제2 반응홈(5535)들과 동일 축 상에 위치한 상기 상부필름(6000)의 영역들에 압력을 가할 수 있다. 이에 따라, 외부 압력에 의해 상기 상부필름(6000)은 상기 제1 챔버홈(5511), 상기 제2 챔버홈(5515) 및 상기 제2 반응홈(5535)에 압착될 수 있다. 따라서, 상기 제1 챔버홈(5510)에 수용된 상기 추출용액은 상기 상부필름(6000)에 의해, 상기 제1 챔버홈(5510)와 연결된 상기 제1 서브유로(5710)로 주입될 수 있다. 이후, 상기 제1 서브유로(5710)를 따라, 압력이 가해지지 않은 상기 제2 반응홈(5535) 내부로 이동될 수 있다.
상기 메인패널(5000)은 타측단에 소정 너비로 돌출된 얼라인 부(5900)를 더 포함할 수 있다. 상기 얼라인 부(5900)는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 생체 시료 분석 키트의 외부 설비에 의한 자동 제어 시, 외부 설비와의 위치 정렬을 위해 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 외부 장치에 상기 얼라인 부(5900)의 돌출 형상과 대응하는 함몰 영역 부품을 장착시킨 후, 상기 함몰 영역에 상기 얼라인 부(5900)를 끼움으로써, 상기 메인패널(5000) 및 외부 설비 간의 정렬을 진행할 수 있다.
실시 예에 따르면, 앞서 상술된 바와 같이, 압력을 제공하는 외부 설비는 상기 챔버홈(5510), 상기 반응홈(5530) 및/또는 상기 담지홈(5500) 중 적어도 어느 하나가 위치된 상기 상부필름(6000)의 개별 영역에 각각 부분적으로 압력을 가할 수 있다. 따라서, 외부 설비가 상기 구성들(5510, 5530, 5500)에 대응되는 위치에 자리하도록 정렬하는 과정이 진행되어야 한다.
이에 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 상기 유전자 증폭 필름(PCR)은 상기 얼라인 부(5900)를 포함함으로써, 상기 추출용액 및/또는 상기 반응용액의 이동을 제어하기 위해 상기 상부패널(6000) 상에 압력을 가할 경우, 상기 메인패널(5000)과 외부 압력 장치와의 위치를 빠르게 정렬할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 앞서 상술된 바와 같이, 상기 메인패널(5000)에 복수개의 상기 채널부(5500)를 포함할 수 있다. 상기 유전자 증폭 패널(PCR)은 상기 메인패널(5000)에 제공되는 상기 채널부(5500)의 개수에 따라, 도 10, 도 12 및 도 13과 같이 다양한 형태로 제공될 수 있다.
이상 본 발명의 실시 예에 따른 생체 시료 분석 키트의 상기 유전자 증폭 패널을 설명하였다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 유전자 증폭 패널은 고온이 형성되는 제1 영역 및 저온이 형성되는 제2 영역 사이에 개구부를 형성하여, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이의 열전도율을 감소시킴으로써, 핵산 증폭 효율을 높이는 고신뢰성의 상기 유전자 증폭 패널을 제공할 수 있다.
또한, 상기 유전자 증폭 패널은 2차 조성물을 수용하는 담지홈을 포함함으로써, 반응홈 간의 왕복 사이클링 이동을 통한 1차 증폭 반응이 미미할 경우, 반응용액의 별도의 추출과정 없이, 2차 조성물을 이용한 2차 증폭 반응을 연속적으로 수행함으로써, 고정밀 및 고효율의 상기 유전자 증폭 패널이 제공될 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
HC; 핵산 추출 카트리지
1000; 저장부
1100; 실린더 부
1130; 실린더 홈
1150; 실린더 홀
1300; 수용부
1350; 펀칭침
1351; 관통침
1355; 빗면칼날
1500; 반응부
1510; 유로가이드벽
1550; 반응주입홀
1600; 장치부
1610; 제1 장치부
1615; 핵산주입부
1617; 고정브라켓
1650; 제2 장치부
1700; 고정홈
1710; 제1 고정홈
1750; 제2 고정홈
2000; 커버부
2100; 챔버부
2150; 밀폐막
2300; 시료유입관
2500; 삽입구
2510; 제1 삽입구
2530; 제2 삽입구
2570; 제3 삽입구
2700; 걸림턱
3000; 이중피스톤
3100; 제1 피스톤
3500; 제2 피스톤
3510; 피스톤로드
4000; 밸브부
4500; 관통유로
PCR; 유전자 증폭 패널
5000; 메인패널
5100; 유체주입부
5150; 유체주입홀
5300; 개구부
5500; 채널부
5510; 챔버부
5530; 반응부
5550; 담지부
5900; 얼라인부
6000; 상부필름
7000; 하부필름
1000; 저장부
1100; 실린더 부
1130; 실린더 홈
1150; 실린더 홀
1300; 수용부
1350; 펀칭침
1351; 관통침
1355; 빗면칼날
1500; 반응부
1510; 유로가이드벽
1550; 반응주입홀
1600; 장치부
1610; 제1 장치부
1615; 핵산주입부
1617; 고정브라켓
1650; 제2 장치부
1700; 고정홈
1710; 제1 고정홈
1750; 제2 고정홈
2000; 커버부
2100; 챔버부
2150; 밀폐막
2300; 시료유입관
2500; 삽입구
2510; 제1 삽입구
2530; 제2 삽입구
2570; 제3 삽입구
2700; 걸림턱
3000; 이중피스톤
3100; 제1 피스톤
3500; 제2 피스톤
3510; 피스톤로드
4000; 밸브부
4500; 관통유로
PCR; 유전자 증폭 패널
5000; 메인패널
5100; 유체주입부
5150; 유체주입홀
5300; 개구부
5500; 채널부
5510; 챔버부
5530; 반응부
5550; 담지부
5900; 얼라인부
6000; 상부필름
7000; 하부필름
Claims (27)
- 외부로부터 제공되는 생체시료 내 핵산을 추출하기 위한 핵산 추출 카트리지에 있어서,
상기 시료가 수용되는 반응부를 포함하는 저장부;
상기 저장부로부터 분리 가능하도록 결합되며, 시약을 보관하는 챔버부를 포함하는 커버부;
상기 커버부를 관통하며 상기 저장부에 수용되는 제1 피스톤 및 상기 제1 피스톤의 피스톤 홈에 삽입되는 제2 피스톤을 포함하는 이중피스톤; 및
상기 저장부의 하부에 배치되고, 상기 시약을 이동시키는 관통유로를 포함하는 밸브부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제1 항에 있어서,
상기 이중피스톤은
소정 길이로 제공되는 피스톤로드 및
소정 너비의 판으로 제공되며, 일측면이 상기 피스톤로드의 외벽에 방사형으로 부착되는 복수의 돌출날개들을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제1 항에 있어서,
상기 제2 피스톤의 피스톤로드의 길이는 상기 제1 피스톤의 피스톤로드의 길이 대비 긴 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제2 항에 있어서,
상기 제2 피스톤은 상기 돌출날개들 중 적어도 어느 하나의 타측 상부면으로부터 소정 길이만큼 연장된 제어날개를 더 포함하고,
상기 제1 피스톤은 상기 제어날개의 단면에 대응되는 개구홈을 더 포함하되,
상기 제어날개 및 상기 개구홈이 동일 축 상에 위치될 경우, 상기 제2 피스톤의 출입이 가능한 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제1 항에 있어서,
상기 저장부는
상기 제1 피스톤이 수용되는 실린더 부를 더 포함하고,
상기 실린더 부 및 상기 피스톤 홈의 바닥면에는 각각 실린더 홀 및 피스톤 홀이 형성되되,
상기 실린더 홀, 상기 피스톤 홀 및 상기 관통유로의 일단은 동일 축 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제1 항에 있어서,
상기 챔버부의 바닥면은 밀폐막에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제6 항에 있어서,
상기 저장부는
상기 커버부와의 결합 시, 상기 챔버부가 삽입되는 수용부;를 더 포함하고,
상기 수용부는 바닥면에 상기 밀폐막을 천공하는 펀칭침;을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제7 항에 있어서,
상기 펀칭침은
일단이 사선으로 절단된 파이프 형태로 제공되는 관통침; 및
상기 관통침의 측면에 부착되어, 빗변을 가진 삼각 패널로 제공되는 빗면칼날;을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제7 항에 있어서,
상기 저장부는
외부로부터 초음파 프로브 팁이 수용되는 제1 장치부 및 외부로부터 자석이 수용되는 제2 장치부를 포함하는 장치부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제9 항에 있어서,
상기 반응부는 바닥면에 소정 너비의 홀로 형성된 반응주입홀을 포함하고,
상기 제1 장치부는 바닥면에 소정 너비의 홀로 형성된 핵산주입홀을 포함하되,
상기 펀칭침, 상기 반응주입홀 및 상기 핵산주입홀은 상기 제1 축을 기준으로 동일 반경에 위치되어,
상기 밸브부의 회전에 의해 상기 관통유로의 타단이 상기 펀칭침, 상기 반응주입홀 또는 상기 핵산주입홀 중 적어도 어느 하나에 선택적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제10 항에 있어서,
상기 핵산주입홀은
상기 제1 장치부의 바닥면으로부터 소정 높이만큼 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제10 항에 있어서,
상기 커버부는 내벽에 소정 너비로 돌출된 걸림턱을 더 포함하고,
상기 저장부는 외벽에 상기 걸림턱에 대응하도록 소정 깊이로 함몰된 고정홈을 더 포함하되,
상기 고정홈은
소정 간격을 두고 형성된 제1 고정홈 및 제2 고정홈을 포함하여, 상기 걸림턱이 상기 제1 고정홈 또는 상기 제2 고정홈 중 적어도 어느 하나에 결착되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제12 항에 있어서,
상기 밀폐막은
상기 걸림턱이 상기 제1 고정홈에 결착될 경우, 상기 펀칭침으로부터 소정 간격이 유지되어, 밀봉 상태가 유지되고,
상기 걸림턱이 상기 제2 고정홈에 결착될 경우, 상기 펀칭침과 접촉되어, 천공되는 것을 특징으로 하는 생채 시료 추출 카트리지.
- 제12 항에 있어서,
상기 제1 장치부는 일측면이 개방되어 형성되며,
상기 걸림턱이 상기 제2 고정홈에 결착될 경우, 개방된 상기 제1 장치부의 일측면이 상기 커버부에 의해 덮어져 공간을 형성함으로써, 유전자 증폭 패널이 탈부착되는 패널탈착부가 형성되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제1 항에 있어서,
상기 커버부는
상기 저장부와의 결합 시, 상기 반응부에 삽입되어, 외부로부터 유입되는 상기 시료의 흐름을 가이드하는 시료유입관을 더 포함하되,
상기 시료유입관의 일단에는 자성 입자 펠렛(pellet)이 장착되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 제15 항에 있어서,
상기 자성 입자 펠렛(pellet)은 상기 시료에 의해 자성 입자로 용해되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 카트리지.
- 시료 또는 시약을 수용하는 수용부, 시료 및 시약이 반응하는 반응부를 포함하는 핵산 추출 카트리지에 탈부착되는 유전자 증폭 패널에 관한 것으로,
상기 핵산 추출 카트리지로부터 추출된 추출용액이 유입되는 유체주입부;
고온이 인가되는 제1 영역;
저온이 인가되는 제2 영역; 및
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이에 형성되어, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 사이의 열전도를 감소시키기 위한 개구부;를 포함하는 메인패널;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 증폭 패널.
- 제17 항에 있어서,
상기 메인패널은
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 상에 걸쳐 배치되는 채널부를 더 포함하고,
상기 채널부는
상기 유체주입부로부터 유입된 상기 추출용액을 임시로 저장하는 챔버홈;
상기 추출용액과의 1차 반응을 위해 외부로부터 제공되는 1차 조성물을 담지하는 반응홈;
상기 반응홈에서 반응된 반응용액과의 2차 반응을 위해 외부로부터 제공되는 2차 조성물을 담지하는 담지홈; 및
상기 챔버홈 및 상기 반응홈을 연결하는 제1 서브유로 및 상기 반응홈 및 상기 담지홈을 연결하는 제2 서브유로를 포함하는 서브유로;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 증폭 패널.
- 제17 항에 있어서,
상기 챔버홈은 제1 챔버홈 및 제2 챔버홈을 포함하고,
상기 반응홈은 제1 반응홈 및 제2 반응홈을 포함하며,
상기 추출용액 내 구성물질은 상기 제1 반응홈 및 상기 제2 반응홈을 왕복 이동함으로써 증폭되는 것을 특징으로 하는 유전자 증폭 패널.
- 제19 항에 있어서,
상기 제1 영역에는 상기 제1 챔버홈 및 상기 제1 반응홈이 순차적으로 위치되며,
상기 제2 영역에는 상기 제2 반응홈, 상기 제2 챔버홈 및 상기 담지홈이 순차적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 유전자 증폭 패널.
- 제17 항에 있어서,
상기 메인패널의 상부면에 부착되고, 외부로부터 일측면에 압력이 가해질 경우 상기 챔버홈, 상기 반응홈 또는 상기 담지홈 중 적어도 어느 한 공간에 압착됨으로써 상기 추출용액의 이동이 제어되도록 유연성을 갖는 상부필름;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 증폭 패널.
- 제17 항에 있어서,
상기 메인패널은 외부의 압력 장치와의 위치 정렬을 위해 일측면에 소정 길이로 돌출된 얼라인 부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 증폭 패널.
- 제17 항에 있어서,
두께가 1.5mm 이상으로부터 2.0mm 이하인 것을 특징으로 하는 유전자 증폭 패널.
- 외부로부터 제공되는 시약 및 시료 간의 반응으로 상기 시료 내 구성물질을 추출하기 위한 핵산 추출 카트리지 및 상기 핵산 추출 카트리지로부터 추출된 상기 구성물질을 증폭시키기 위한 유전자 증폭 패널을 포함하는 생체 시료 분석 키트에 있어서,
상기 핵산 추출 카트리지는
상기 유전자 증폭 패널이 결착되는 장치부의 일면에 소정 높이로 돌출되어 상기 유전자 증폭 패널로 상기 구성물질을 전달하는 핵산주입홀;을 더 포함하고,
상기 유전자 증폭 패널은
상기 장치부의 일면에 밀착되는 타면에, 상기 핵산주입홀의 돌출 높이와 대응되도록 소정 깊이로 함몰되어 제공되는 유체주입홀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 시료 분석 키트.
- 제24 항에 있어서,
상기 핵산 추출 카트리지는
상기 유전자 증폭 패널의 인입방향과 수직한 상기 장치부의 일측면 상에 하단으로부터 상기 유전자 증폭 패널의 두께만큼 이격되어 형성된 고정브라켓;을 더 포함함으로써,
상기 유전자 증폭 패널이 상기 장치부에 결착될 경우, 상기 고정브라켓에 의해 상기 핵산주입홀 및 유체주입홀이 밀착되는 것을 특징으로 하는 생체 시료 분석 키트.
- 제25 항에 있어서,
상기 핵산 추출 카트리지는
제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 따른 핵산 추출 카트리지인 것을 특징으로 하는 생체 시료 분석 키트.
- 제25 항에 있어서,
상기 유전자 증폭 패널은
제16 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 따른 유전자 증폭 패널인 것을 특징으로 하는 생체 시료 분석 키트.
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2017
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